Deo zbornika Uvod u svet programiranja

Analogni i digitalni zapis

Email Twitter LinkedIn Facebook Google

Šta je analogni, a šta digitalni zapis? Koje su prednosti i mane jednog i drugog načina beleženja podataka?

Analogni zapis

Osnovna tehnika koja se primenjuje kod analognog zapisa signala je da se kontinualne promene signala koji se zapisuje opišu kontinualnim promenama određenog svojstva medijuma na kojem se signal zapisuje. Tako, na primer, promene pritiska vazduha koji predstavlja zvučni signal, direktno odgovaraju promenama nivoa namagnetisanja na magnetnoj traci na kojoj se zvuk analogno zapisuje. Količina boje na papiru direktno odgovara intenzitetu svetlosti u vremenskom trenutku kada je fotografija bila snimljena. Dakle, analogni zapis uspostavlja analogiju između signala koji je zapisan i određenog svojstva medijuma na kome je signal zapisan.

Osnovna prednost analogne tehnologije je da je ona obično veoma jednostavna ukoliko se zadovoljimo relativno niskim kvalitetom (još su drevni narodi mogli da naprave nekakav zapis zvuka uz pomoć jednostavne igle prikačene na trepereću membranu).

Osnovni problem analogne tehnologije je što je izrazito teško na medijumu napraviti veran zapis signala koji se zapisuje, i izrazito je teško napraviti dva identična zapisa istog signala. Takođe, problem predstavlja i inherentna nestalnost medijuma, njegova promenljivost tokom vremena i podložnost spoljašnjim uticajima. S obzirom na to da varijacije medijuma direktno dovode do varijacije zapisanog signala, vremenom neizbežno dolazi do pada kvaliteta analogno zapisanog signala. Obrada analogno zapisanih signala je obično veoma komplikovana i za svaku vrstu obrade signala, potrebno je da postoji uređaj koji je specijalizovan za tu vrste obrade.

Digitalni zapis

Osnovna tehnika koja se koristi kod digitalnog zapisa podataka je da se vrednost signala izmeri u određenim vremenskim trenucima ili određenim tačkama prostora i da se onda na medijumu zapišu izmerene vrednosti. Ovim je svaki digitalno zapisani signal predstavljen nizom brojeva koji se nazivaju odbirci ili semplovi (engl. sample). Svaki od brojeva predstavlja vrednost signala u jednoj tački diskretizovanog domena. S obzirom na to da izmerene vrednosti takođe pripadaju kontinualnoj skali, neophodno je izvršiti i diskretizaciju kodomena, odnosno dopustiti zapisivanje samo određenog broja nivoa različitih vrednosti.

Digitalni zapis predstavlja diskretnu aproksimaciju polaznog signala. Važno pitanje je koliko često je potrebno vršiti merenje da bi se polazni kontinualni signal mogao verno rekonstruisati. Odgovor daje tvrđenje o odabiranju (tzv. Najkvist-Šenonova teorema), koje kaže da je signal dovoljno meriti dva puta češće od najviše frekvencije koja sa u njemu javlja. Na primer, pošto čovekovo uho čuje frekvencije do 20KHz, dovoljno je da frekvencija odabiranja (sempliranja) bude 40KHz. Dok je za analogne tehnologije za postizanje visokog kvaliteta zapisa potrebno imati medijume visokog kvaliteta, kvalitet reprodukcije digitalnog zapisa ne zavisi od toga kakav je kvalitet medija na kome su podaci zapisani, sve dok je medijum dovoljnog kvaliteta da se zapisani brojevi mogu razaznati. Dodatno, kvarljivost koja je inherentna za sve medije postaje nebitna. Na primer, papir vremenom žuti što uzrokuje pad kvaliteta analognih fotografija tokom vremena. Međutim, ukoliko bi papir sadržao zapis brojeva koji predstavljaju vrednosti boja u tačkama digitalno zapisane fotografije, činjenica da papir žuti ne bi predstavljala problem dok god se brojevi mogu razaznati.

Digitalni zapis omogućava kreiranje apsolutno identičnih kopija što dalje omogućava prenos podataka na daljinu. Na primer, ukoliko izvršimo fotokopiranje fotografije, napravljena fotokopija je daleko lošijeg kvaliteta od originala. Međutim, ukoliko umnožimo CD na kojem su zapisani brojevi koji čine zapis neke fotografije, kvalitet slike ostaje apsolutno isti. Ukoliko bi se dva CD-a pregledala pod mikroskopom, oni bi izgledali delimično različito, ali to ne predstavlja problem sve dok se brojevi koji su na njima zapisani mogu razaznati.

Obrada digitalno zapisanih podataka se svodi na matematičku manipulaciju brojevima i ne zahteva (za razliku od analognih podataka) korišćenje specijalizovanih mašina.

Osnovni problem implementacije digitalnog zapisa predstavlja činjenica da je neophodno imati veoma razvijenu tehnologiju da bi se uopšte stiglo do iole upotrebljivog zapisa. Na primer, izuzetno je komplikovano napraviti uređaj koji je u stanju da 40 hiljada puta izvrši merenje intenziteta zvuka. Jedna sekunda zvuka se predstavlja sa 40 hiljada brojeva, za čiji je zapis neophodna gotovo cela jedna sveska. Ovo je osnovni razlog zbog čega se digitalni zapis istorijski javio kasno.

Izvor: Filip Marić, Predrag Janičić, Programiranje 1: Osnove programiranja kroz programski jezik C, Beograd, 2015.